混凝土桥面抛丸机和抛丸技术

水泥混凝土桥面沥青铺装层直接承受行车荷载作用，尤其是车辆 制动加速产生的巨大推力将在沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥面的 结合面产生很大的剪应力 ，当剪应 力大于层间抗剪应力时，铺装层与水泥混凝土桥面就会脱离，成为滑 动界面，使沥青层的层底剪应力和 拉应力大幅度增大，尤其是在重载 车 的作用下，将迅速造成破坏，使 桥面沥青混凝土 出现推移、拥包等 早期病害 。

桥面水泥混凝土构造深度不足 和浮浆的存在，使其与防水层 之间 形成弱结合面，层间应力增大，发 生剪切破坏，成为最 终导致沥青混 凝土桥面病害 的罪魁祸首。调查显 示，78%的桥面病害 与层间黏结不 良有关，足见层间黏 结对桥面耐久 性 的重要 作用 。

影响层间黏结 的因素很多，凿毛工艺是制约层间黏结效果的基本因素之一。凿毛效果 的好坏，直接影响到水泥混凝土与沥青混凝土的层间结合质量和抵抗水平剪切能力 ，从而影响到桥面的使用寿命。 传统的人工凿毛、拉毛及机械刻槽 工 艺效率低，而且无法彻底清除浮 浆;铣刨工艺虽能解决浮浆问题， 但铣刨后容易造成混凝土表面松动 破坏，并形成一道道深浅各异的沟槽 ，不利于表面清扫，导致桥面滞水分;施工拉毛效率虽高，但会在混凝土表面形成一个薄弱层 。

近年来不断出现的桥面沥青铺 装层早期推移、拥包甚至 剥落病害 等耐久性问题，越来越多地 引起中 外公路桥梁界对传统桥面层间处理工艺的反思。

中国 《公路沥青路面施工技术规 范 》 (JTJF40–2004)规 定 : 水 泥 混 凝土桥 面沥青混凝土铺装层的下卧层必须符合平整、粗糙 、整洁的要求;水泥混凝土桥面板表面应作铣 刨凿毛处理，清除浮浆，除去过高的突出部分。 《公路沥青路面设计 规 范 》 (JTG D50-2006)借 鉴 发 达 国 家经验 ，规定:特大桥 、重要大桥 桥面宜进行表面喷砂处理 (抛丸与 喷砂属同类表面处理工艺)。

在这一背景下，抛丸技术从金 属、非金属表面处理领域引进到公 路混凝土桥 面处理。这是混凝 土桥 面处理技术的一大创新。

水平通过式抛丸机原理：

通过抛丸机械方法用弹丸高速抛射冲击工作表面的一种非接触式表面清理工艺,抛丸清理的工作原理是将弹丸的动能转化为对工作表面的冲击力,实现对工作面的处理。
抛丸机主要由抛丸系统、抛丸室、回弹室和分离除尘系统等部分组成。抛丸机工作时通过控制弹丸的颗粒大小、形状、抛射流量以及调整机器行进速度的设定,达到不同的抛射强度,获得不同的表面处理效果。
通过混凝土表面抛丸凿毛工艺,可以有效去除表面浮浆、起砂层,在表面形成大面平整、微观浅表粗糙非均匀的“橘皮”状构造,提高桥面构造深度和摩擦系数。同时,抛丸工艺能暴露混凝土表面的毛细孔和裂纹，便于提前采取补救措施,利于封闭剂或黏结剂渗入混凝土,提高防水层的黏结强度和抗剪切力。

公路桥梁用水平通过式抛丸机具有机动灵活、操作方便、无损表面、暴露缺陷、大面平整、微观粗糙、洁净实用、增黏抗剪、自动清理、低噪无尘、高效环保等特点。

水平通过式抛丸机应用现状

抛丸机的发展已有近百年历史,最初用于金属、非金属表面清除杂质氧化层或增加粗糙度,近年来进入欧美发达国家桥梁施工和公路养护领域。
在中国,近几年抛丸技术在钢桥面施工中已有一些成功应用(如杭州湾大桥等) ,但作为一种全新的工艺,用作混凝土桥面处理只是刚刚起步,正由东南沿海向西北内陆推进。

在西北,2008年7月,咸阳机场专用高速公路渭河特大桥首次将抛丸技术用于混凝土桥面处理。

渭河特大桥桥面面积约201 km,桥面铺装混凝土设计强度等级为C40,为了满足工期要求,配置了6台作业宽度25~80 cm的Blastrac水平通过式抛丸机,同时配置1台w2000型大型铣刨机进行了工艺对比试验。
渭河特大桥抛丸实践证明,抛丸工艺的施工效果和效率与传统工艺相比显著提高。
拉拔试验的结果对比表明,抛丸后拉拔应力为抛丸前的3~5倍。

混凝土抛丸后浮浆问题的解决

要解决这一问题，首先应从配 合 比设计入手，在保证强度和施工 和易性 的前提下适 当降低砂率 。施 工中应严格控制原材料质量和配合

比，避免砂 率和水灰 比波动过大， 这对确保混凝土质量和抛丸效果都 是 有益 的。

抛丸暴露桥面混凝土裂缝等缺 陷的处理工艺尚需研究。鉴于施 工、养护和环境等 因素 ，混凝土会 存在 裂缝、空洞等缺 陷，传统表面 工艺处理后无法发现甚至掩盖 了这 些缺 陷。而抛丸工艺在凿毛时通过 负压将清理物全部回收，使桥面混 凝土裂纹等缺 陷暴露无遗。对抛丸 后暴露出可能影II向桥面质量的缺 陷，有针对性地采用灌注、压注等 方法进行修复处理 ，可 以消除潜在质 量 隐患 。 缺陷修复需根据实际情况选用专用 的混凝土缺 陷修复材料和配套 修复工艺。机场路在K17+292处对 多处水泥 混凝土桥面裂缝进行 了化 学灌浆处理试验 ，实际效果有待进 一 步观察验证。对抛丸暴露出来的 混凝土缺 陷处理 方法有待进行深入研究。

抛丸工艺能暴露桥面混凝土缺 陷的特点对桥面混凝土质量控制提 出了更高 的要求，由此有望促使桥面混凝土质量达到新的水平。 抛丸检验标准有待进一步研 究。 由于抛丸技术 引入国内公路桥 梁施工时间不长 ， 目前桥面混凝土 抛丸处理后的构造深度、摩擦系数、露骨率等尚无验收指标规定。 二次污染对层 间黏结力具 有明 显影响。抛丸处理后混凝土表面外露时间不宜过长，应合理安排施工 进度，做好交通封闭，尽快进行下 一 道工序施工，防止二次污染造成 层问剪应力增大，黏结力下降，增大产生推移、拥包等病害 的风险。 拉拔对比试验显示二次污染后桥面 与 防水层 黏 结力 下 降30%~74%。

对于桥面局部高程超高部位， 抛丸无法 处理 到位。桥面混凝土施 工高程难免存在局部超 高，为了保 证沥青铺装层厚度，对桥面局部突出过高的包块部位，需要配合人工 凿除或铣刨等传统工艺进行配套辅 助作业。

处理费用偏高影响抛丸技术大 面积推广。抛丸技术在中国公路桥 梁施工领域尚未普及，国内公路桥 梁用抛丸机生产规模小、产量低 、 价格高，抛丸处理公司普遍规模不 大，处于市场开发期，报价尚无定 额参考。上述因素导致公路桥梁抛 丸费用居高不下，全国各地合同单 价差异较大。费用偏高已成为制约抛丸工艺 在公路桥梁领域应用的重要因素。 为了节约费用，抛丸技术仅在一些重 点工程 得 到应 用 。 降低抛丸处理费用需多管齐下。可通过政 策倾斜 ，鼓励扶持公 路桥梁抛丸机集 中规模化生产;对 实施抛丸项目给予适当补贴等措 施，鼓励使用抛丸技术:行业 内组建大型规模化表面处理公司，使抛丸处理规模化 ;利用市场杠杆，通 过公开竞标选择合理报价。

结语

混凝土桥面抛丸技术 处理一方 面清除了严重影响层 间黏结质量的 浮 浆 ， 另 一 方 面 产 生 深 度 1~ 3 m nl 的 不均 匀粗 糙 表 面 ，确 保 了下 一 步桥面施工对清洁度及粗糙度的质量 要求，既增大 了层 间黏结面积，又 借助水泥混凝土和沥青混凝土骨料 之间的镶嵌作用，使层问抗剪强度 得 到根本性提高，大大提高了面层抗推移能力。
使用传统工艺处理 的桥梁，随着交通量的增加，防水层和面层与 桥面 的黏结强度不足 ，产生早期推 移 、拥包病害 。抛 丸技术解决上述 问题 ，显著提高工作效率，延长桥梁 的使用 寿命 。 抛丸技术用于混凝土桥面处理，可充分暴露混凝土裂缝等缺 陷，便于提前采取补救措施，消除 潜在质量隐患。同时可对以后混凝 土施工控制提 出预警 ，有利于进一 步提高混凝土工程质量，推动混凝土质 量通病 治 理 活动 。 混凝土桥面抛丸技术 是一项具有广阔发展前景的桥面处理新技 术，国家 “十二五”公路桥梁建设规划为其提供 了足够的发展空间。 混凝土桥面抛丸这一 新型技术 的推 广 受 到工 程 界 的认 可 程度 、抛 丸机 的规模化生产、费用的高低以 及相应规范指标的出台等诸多因素的 影 响 。